DE2058007A1 - Darstellungsvorrichtung mit Fluessigkristallen - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl. Ing. C. Wallach _{9ς tnmtn} Dipl. Ing. α Koch 25, Nov. 1970

Dr. T. Haibach $ München 2

Sperry Rand Corporation, New York / USA Daretellungsvorrichtung mit FlUssigkristallen

Die Erfindung bezieht sich auf Darstellungevorrichtungen mit einem Material mit optischen Eigenschaften, die sich in Abhängigkeit von der Größe eines längs des Materials angelegten elektrischen Feldes verändern, so daß das Aussehen des Materials zur Erzeugung eines Darstellungsbil- "

des verwendet werden kann, das von der längs des angelegten und das elektrische Feld hervorrufenden Spannung steuerbar ist.

Es hat sich herausgestellt, daß bestimmte Arten von neraatischen Kristallmaterialien dynamische elektro-optische Streueffekte aufweisen. Zum Beispiel weist ein Material, das in der Industrie als Anisyliden Para-Amino-Phenyl-Acetat bekannt ist, derartige optische Eigenschaften bei Temperaturen zwischen 83⁰C und 110° C auf. Das reine

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Material ist im wesentlichen für sichtbares Licht durchlässig, hat einen spezifischen Widerstand in der Qrößen-Ordnung von 1 - 5x IO Ohm pro cm und eine Dielektrizitätskonstante von ungefähr 3*5 bei 90° C. Ein anderes erhältliches Material arbeitet beispielsweise im Raumtemperaturbereich wie zwischen 10 - 47° C.

Im allgemeinen ergeben Materlallen, die Elemente einer Gruppe von als Schiff -Basen bekannten organischen Verbindungen sind, überragende dynamische Lichtstreueffekte der obengenannten Art. Ein derartiges interessantes dynamisches Streumaterial ist p-Anisyliden-p-Butylanilin.

Derartige nematische FlUasigkristall-Materiallen erweisen sich in elektrisch gesteuerten Darstellungsvorrichtungen der Plantafel-(flat panel)-Bauart als zweckmäßig. Zum Beispiel verwendet eine Anwendung von elektrisch steuerbaren dynamischen Streue» «rialien eine Vorrichtung in Form einer Zellt der S : lohtbauweise, die eine durchsichtige ebene Frontelektrode und eine hierzu mit kleinem Abstand angeordnete spiegelnd reflektierende hintere Elektrode umfaßt. Zwischen diesen beiden Elektroden befindet sich eine Schicht von nematischem Material von einer Dicke von ungefähr 0,25 - I₄OO mm.

Wenn kein elektrisches Feld zwischen den beiden Elektroden angelegt 1st, ist das FlUssigkristall-Material optisch durchlässig. Somit erscheint die Zelle einem in sie durch die durchsichtige ebene Vorderfront hindurchbliokenden Betrachter schwarz, wenn die hintere Elektrode schwarz ist. Wenn jedoch ein einseitig gerichtetes elektrisches Feld zwisohen den Elektroden angelegt wird, verliert die Flüssigkeit abrupt ihre durchsichtige Eigenschaft und streut

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Jedes Licht, das durch ihre durchsichtige vordere Elektrode in si. eintritt* In diesem Zustand wird das gestreute Licht zum Betrachter zurückgeleitet und die sich ergebende Farbe der Zelle weist im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung auf, wie das in sie durch die vordere Elektrode gelangende Licht; d.h. weiß unter üblichen Umständen. Wenn das Feld entfernt wird, kehrt das Material abrupt zu seinem durchsichtigen Zustand zurück.

In Wirklichkeit wird das auffallende Licht bei Anliegen des elektrischen Felder in der Hauptsache vorwärts gestreut (in Richtung auf die hintere Elektrode), anstatt direkt zum Betrachter zurückgestreut zu werden. Daher kann der Betrachter bei einer Ausführungsform der Vorrichtung den Effekt aufgrund des Vorhandenseins der spiegelnd reflektierenden hinteren Elektrode sehen. Die letztere lenkt das vorwärts gestreute Licht durch die Flüssigkristallschicht zurück zum Betrachter und ruft eine weitere Steuung hervor.

Der Streueffekt bei Anliegen des elektrischen Feldes ist so erklärt worden, daß er durch örtliche Veränderungen des Brechungsindex des Materials hervorgerufen wird_c die hervorgerufen werden, wenn Gruppen von neutralen Molekülen innerhalb des Materials durch das elektrische Feld in Bewegung gesetzt werden. Offensichtlich ergeben durch das normal ausgerichtete nematische Medium hindurch in Bewegung gesetzte Ionen die anfänglichen Scherungs-Durchbrucheffekte. Daher wird manchmal von dem Streueffekt als einem von dem Vorhandensein von Turbulenzen hervorgerufenen

Effekt gesprochen. Während die vorstehende Diskussion besen
kannter Vorrichtung/sich auf Materialien bezog, die als

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dynamisch streuende Materialien bezeichnet werden können, sollte es jedoch beachtet werden, daß es außerdem best irren te Flüssigkristalle gibt, die als Ruhestreumaterialien bezeichnet werden und die bei Nlchtvorhandensein eines elektrisches Feldes streuen und bei Anlegen eines derartigen Feldes durchsichtig werden, und daß die vorliegende Erfindung sowohl dynamische oder Ruhestreumaterialien verwenden kann.

Bei vielen Darstellungsanwendungen sind momentan auf das Anlegen oder die Entfernung eines elektrischen Feldes ansprechende FlUssigkrlstallmaterialien anzustreben; d.h. die eine schnelle Bildung der Darstellung oder des Bildes und insbesondere auch ihre schnelle Änderung in Abhängigkeit von der sie erzeugenden Erregung ergeben; beispielsweise vollständige Änderungen von Zustand zu Zustand in wenigen Mikrosekunden. Andererseits erforderten Anwendungen« wie z.B. Speicherdarstellungen, Darstellungen mit Oedäöhtriiseigenschaften, d.h. Darstellungen, die nicht sofort mit derEntfernung der sie erzeugenden Spannungen verschwinden. Darstellungen der Gedächtnisart wurden erfolgreich unter Verwendung von FlUssigkristallmaterialien vorgeführt, die aus Mischungen von nematischen und oholesterlschen Chemikalien bestehen. Diese Mischungen weisen eine von einem elektrischen Feld gesteuerte Lichtreflektion aufgrund der durch das elektrische Feld erzeugten Ionenbewegung auf, was eine Quasi-Emulsion!erung des zu Anfang durchsichtigen Materials hervorruft und ihm ein milohiges Aussehen gibt. Das milchige Aussehen wird jedoch nach der Entfernung des elektrischen Erregungsfeldes aufrecht erhalten und kann z.B. durch Anlegen von Weohselfeidern bestimmter Frequenzen beseitigt werden, naoh

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deren Anlegen das Material zum Aufbringen einer neuen, die Darstellung erregenden Spannung bereit let.

Darstellungsvorrlohtungen der vorstehenden Art haben verschiedene deutliche Nachteile. Weil die Darstellung in dem Sinn passiv let, daß sie z.B. zur Verfugung stehendes reflektiertes Umgebungsllcht verwendet, anstelle eigenes Licht zu erzeugen, behält die Darstellung ihre guten Kontrasteigenschaften unter Bedingungen mit hoher Uragebungslichtintensität. Eine Vergrößerung des Umgebungsliohtpegels vergrößert in einfacher Weise die sichtbare Helligkeit der lichtundurchlässigen weißen Bereiohe (wenn weißes Licht verwendet wird), was im wesentlichen keine Auswirkung auf die durchsichtigen Bereiche hat. Der Betrieb der Darstellung bei hellem Sonnenlicht wird somit in einfaoher Weise erreicht, weil die Flüssigkristalldarstellung sich in der Helligkeit verstärkt, wenn ihre Umgebung heller wird.

Die Darstellungsvorriohtung der vorstehenden Art weist jedoch ausgeprägte Einschränkungen auf, von denen eine wichtige darin besteht, daß die Darstellungen grundsätzlich eine digitale oder definierte Natur aufweisen, indem im allgemeine^ eine Vielzahl von definierten Elektroden-Segmenten mit festgelegtem Bereich, oft in regelmäßigen Anordnungen verwendet wird.

Die Flussigkristall-Darstellungen sind auf Frontplatten mit einer Vielzahl von definierten Elektroden mit auf der Darstellungs-Elektrodenoberfläche gebildeten Segmenten, die räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind, sichtbar. Die Ansteuerung der Darstellung erfolgt derart, daß definierte Bereiohe von nematischen Materialien entweder erregt werden oder nicht erregt werden; d.h. völlig

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hell aussehen oder dunkel sind. Eine kontinuierliche oder analoge Änderung der Darstellung ist daher bei derartigen Darstellungen mit einer Vielzahl von definierten Elektrodensegmenten nicht möglich.

Es 1st bei bekannten Vorrichtungen weder raöglloh, die Form eines Darstellungsmusters kontinuierlich zu ändern, noch ist es möglich, sie von einer Stelle des Darstellungsfeldes zu einer anderen zu bewegen, ohne daß unerwünschte Sprünge der Musterform überlagert werden, weil einzelne Elektrodensegmente mit ihrem Beitrag zum Bildmuster verwendet oder entfernt werden. Das Bildmuster kann nioht bei auf dem Schirm festgehaltenen Mittelpunkt vergrößert oder verkleinert werden; statt dessen verändert das Muster seine Größe in quantisierten Sprüngen. Somit kann die Größe, die Form und die Lage des Darstellungsrausters lediglich nioht-kontinuierlich verändert werden.

Weil bekannte Darsitllungsvorrichtungen ein Feld von definierten, auf ihrer Darstellungsoberfläohe gebildeten Elektrodensegmenten aufweisen, und ihre Elektrodensegmente Jeweils einzeln mit einer unabhängigen Steuerspannung versorgt werden müssen, muß jedes Segment seine eigene isolierte Einführungs- oder Steuerspannungsleitung haben. Die daraus folgende große Anzahl von Steuerspannungsleitungen stellt einen ernsten Nachteil dar, wenn die Anzahl der Elektrodensegmente annehmbar groß ist. Wenn ein Kompromiß gewählt wird, um die Verwendung einer annehmbaren Anzahl von Steuerspannungsleitungen zu ermöglichen, ist die Anzahl der darstellbaren Datenelemente entsprechend verringert. Somit wird die für die Darstellung zur Verfügung stehende Fläche nicht wirkungsvoll genutzt.

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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Darstellungevorrichtung zu schaffen, bei der die vorstehenden Nachtelle überwunden oder zumindest beträchtlich gemildert werden.

Eine erfindungsgemftße Dapstellungsvorrichtung Umfaßt zwei mit Abstand angeordnete Elektroden, zwischen denen ein auf ein elektrisches Feld ansprechendes Material mit einem von beiden Elektroden überdeckten Bereich angeordnet ist, das in Abhängigkeit von der Grüße eines längs des Materials zwlsohen den Elektroden angelegten elektrischen Feldes veränderliche optische Eigenschaften aufweist, wobei zumindest eine der Elektroden derartige Widerstandeeigenschaften aufweist, daß ein Potentialgradient längs der einen Elektrode angelegt werden kann, wodurch ein über den Bereich des Materials veränderliches elektrisches Feld erreicht werden kann, so daß das sichtbare Aussehen dieses Bereiches eine unter der Steuerung der an die Elektroden angelegten Spannungen veränderliche Darstellung ergibt»

Durch die Verwendung der Erfindung kann eine Vielfältigkeit von Darstellungsmustern oder Bildern erzeugt werden, die großräumige, zeitveränderliche, durchsichtige Muster auf einem durchscheinenden Hintergrund oder umgekehrt einschließen. Ein lichtundurchlässiges Darstellungsfeld kann mit einem kleinen beweglichen hellen Punkt abgetastet werden. In Abhängigkeit von der Eigenart der Elektro· denformen, der Formen der Elektrodenanschlüsse und der Größen der Potentiale kann ein Balken mit veränderlicher Länge oder ein sich bewegender Pfeil dargestellt werden oder ein sich bewegendes Fenster geformt werden, Darstel- ·

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lungen, die z.B. für Voltmeter-Darstellungen anwendbar sind* Mehrschicht-Vorrichtungen, bei denen Jede Schicht eine spezielle Eigenart aufweist, können zusammengesetzte Darstellungen bilden« bei denen z.B. das Darstellungsfeld einer Schicht das von einer zweiten Schicht gebildete Darstellungsfeld Uberdeokt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten AusfUhrungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Flg. 1 eine graphische Darstellung zur Erklärung der Eigenschaften der in den erfindungsgemäßen AusfUhrungsbeispielen verwendeten Materialien;

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erklärung

der allgemeinen Betriebsweise der erfindungsgemäßen Ausf Uhrungsbeispiele;

Flg. 2 einen Querschnitt eines ersten erfindungsgemäßen AusfUhrungsbeispieles;

Flg. 4 eine schematisohe Frontansicht den in

Fig. 2 gezeigten erfindungsgemäßen AusfUhrungsbeispieles;

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erklärung der Betriebsweise des AusfUhrungsbeispieles nach den Fig. 3 und 4;

Fig. 6 eine Ansicht einer typischen von dem AusfUhrungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 erzeugten Darstellung;

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Fig. 7 graphische Darstellung zur Erklärung des und 8 Betriebs einer Modifikation des AusftSh-

rungsbeispieles nach den Fig. 3 und 4;

Fig. 9 eine graphische Darstellung zur Erklärung

eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;

Fig. 10 eine echematische Frontansicht des zweiten

erfindungsgemäßen Ausführungebeispieles;

Fig. 11 eine Ansicht einer typlsohen von einer

Modifikation des Ausführungsbeispieles nach Fig. 10 erzeugten Darstellung;

Fig. 12 eine schematische Frontansloht eines dritten erfindungsgemäßen Ausfuhrungsbeispiels;

Fig. 13 eine Ansicht einer typischen von dem Aus-

führungsbeispiel nach Fig. 12 erzeugten Darstellung!

Fig. 14 eine echematische Frontansioht eines vierten erfindungsgemäßen Ausftthrungsbeispiels]

Fig. 15 einen Querschnitt des Ausführungsbeispiels

nach Flg. 14;

Fig. l6 eine Ansicht einer typischen von dem Aus-

führungsbeispiel naoh den Flg. 14 und 15 erzeugten Darstellung;

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Fig. 17 eine Frontansicht einer Modifikation des

AusfUhrungsbeispieles nach den Fig. 14 und 15)

Fig. 18 einen Querschnitt eines fünften erfindungsgemäßen AusfUhrungsbeispieles;

Flg. 19 eine schematische Frontansicht des AusfUhrungsbeispiels nach Fig. 18;

Fig. 20a Ansichten von typischen von dem AusfUhbis 2Oe rungsbeispiel nach den Fig. 18 und 19 erzeugten Darstellungen;

Fig. 21 · eine sohematisohe Frontansioht eines

seohsten erfindungsgemäßen AusfUhrungsbeispieles;

Fig. 22a aufeinanderfolgende Ansiohten einer von dem bis 22h AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 21 erzeugten Darstellung;

Fig. 23 einen Querschnitt eines siebten erfindungsgemäßen AusfUhrungsbeispieles;

Fig. 24 eine schematieche Frontansioht des AusfUhrungsbelspieles nach Fig. 23;

Fig. 25« alternative Verfahren zur Beleuchtung und 26 und 27 zum Betrieb der verschiedenen erfindungsgemäßen AusfUhrungsbeispiele.

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Die bevorzugten erfindungsgeraäßen Ausführungebeispiele werden unter willkürlicher Auswahl eines speziellen der zur Verfügung stehenden nematischen Materialien bei Raumtemperatur als das aktive lichtstreuende Material erörtert; nämlich einem nematlschen Material, das von der Firma Liquid Crystal Industries, 460 Brown Ave., Turtle Creek, Pennsylvania/USA erhältlich ist. Dieses Material weist nematische Eigenschaften zwischen l8° C und 80° C auf, so daß bei vielen Umständen die Temperatur der ein derartiges Material verwendenden Darstellungsvorrichtung nicht gesteuert werden muß.

Das ausgewählte repräsentative Material 1st eines der verschiedenen zur Verfügung stehenden Raumtemperatur-Flüssigkristalle, die eine dynamische Streuung oder von einem elektrischen Feld hervorgerufene Turbulenz aufweisen« Dae Flüssigkristallmaterial ist normalerweise im durchsichtigen Zustand, hat jedoch die Eigenschaft, daß es bei einem längs angelegten einseitig gerichteten elektrischen Feld turbulent wird. Die turbulente Flüssigkeit streut auffallendes Licht sehr stark und die optische Übertragung durch die Flüssigkeit hinduroh nimmt stark ab.

Ein spezielles nematisches Material wurde zu Darstellungszwecken ausgewählt, so daß repräsentative, für die Wirkungsweise der Erfindung grundlegende Eigenschaften des Materials betrachtet werden können. Gemessene Eigenschaften der elektro-optlsohen Streuungseigenschaften sind in Fig. 1 für eine spezielle Probe des Materials dargestellt« In dieser Figur ist die optische Undurchsichtigkeit (Opazität) und der Streukoeffizient der ausgewählten Materialprobe als Funktion des angelegten elektrischen Feldes dargestellt*

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In Fig. 1 stellt die Kurve 1 den Räumtemperatur-Streukoeffizienten in beliebigen Einheiten für die ausgewählte Probe bei einem schmalen Beobachtungekegel in der Nähe der Vorwärtsatreurichtung in einer 1.00 nun dicken Materialschicht dar. Die Kurven 2 und 3 zeigen andererseits den optieohen ündurchslchtigkeltakcaffizienten bei. Raumtemperatur in den gl«lchen beliebigen Einheiten für kollimiertes Lioht bei senkrechtem Einfall und bei Dicken von 1,0 bzw. 2,0 ram. Die DiokenabmesBungen beziehen sich in Jedem Fall auf die Dicke der Flüssigkristallschicht.

Wie es für viele andere nematische Materialien charakteristisch ist, sind die Kurven für beide Polaritäten des elektrischen Feldes identisch und alle Kurven weisen einen optisch klaren Bereich, einen übergangsbereich und einen Sättigungebereich auf. Außerdem gibt es einen gut definierten Spannungssohwellwert zwlsohen den klaren und llchtundurohlXssigen Zuständen des Probenine.f.erlals und dieser Schwellwert ist für auf der Achse Übertragenes Lioht (Kurven 2 und 5) sohärfer als für gestreutes Lioht (Kurve 1). Außerdem ist es charakteristisch für viele nematische Materialien, daß der Spannungeschwellwert zwisahen dem klaren und dem liohtundurchläsßigen 2.ustar-.d für eine 2 nun Btarke Schicht schärfer als für eine 1 mm etarke Schicht ist, jedooh hat die dickere Schioht eine etwas langsamere Ansprechzeit auf das elektrische FeXd.

Zur Erleichterung der Diskußeion der verschiedenen zu erläuternden erfindunßßgemößen Anssfuhrungsbe^spiele soll eine kritische Spannung V definiert sein, die einem kritischen Streukoefflslenten S entspricht. Insbesondere eletl.lt der kritiKohe Sbi t-.ilcogff J ?. l. on κ Z' r'uti vjt,uell er-

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kennbaren Einsatz der Durohslshtlgkait dar und ist ein Demarkationspunkt zwischen klaren und liehtundurohläseigen Bereichen in dem Flü^sigkristall-Barstellungsmuster.

Das Verhalten des kritischen Streukoeffizienten S_M ist

in Pig· 2 dargestellt, die in Wirklichkeit eine "iingefaltete" Ausführung der Kurve 1 nach Fig. 1 ist. Die Kurve naoh Flg. 2 ist eine charakteristische Kurve für Raumtemperatur-FlUssigkristalle, wobei die Übergangspunkte -V_c und V_Q bei einigen Flüssigkeiten sohärfer definiert sind als bei anderen.

In den Fig. 3 und 4 weist das dargestellteAusführungsbeisp'lel zwei ebene Glasplatten 10 und 11 mit parallel«! Selten auf, die parallel zueinander angeordnet sind und duroh eine dünne Schicht 12 eines auf ein elektrisches Feld ansprechenden oder nematischen Materials von einer der oben erwähnten Arten getrennt sind* Die Flatten IO und 11 sind auf ihren inneren Oberflächen mit einer dünnen Schicht zur Erzielung von zwei Elektroden 15 bzw* 14 bedeckt. Die Schicht 12 aus nematisohetn Material ist am Umfang duroh einen kontinuierlichen dielektrischen Streifen 15 mit rechteckiger Form eingeschlossen. Die zwei Platten 10 und 11 mit den beiden Elektroden 13 und 14, die Schicht 12 und der Streifen 15 ergeben eine betriebsfähige Zelle. Zwei langgestreckt· parallele Anschlüsse und 17 *lnd in leitender Beziehung an angr«naenden entgegengesetsten Kanten der Blektrode 14 angebracht. Aufgrund ihres relativ niedrigen Widerstandes haben dl· Anschlüsse 16 und 17 äquipotentiale Oberflächen· Un relativ kleiner Ansohlui 18 (Fig. 4) 1st in leitender Beziehung an der elektrode 13 befestigt.

Di· Platten 10 und 11 können (anstelle von Qlas) aus

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einem beliebigen durchsichtigen isolierenden Material tiergestellt sein« das die optischen Erfordernisse der Vorrichtung erfüllt. Beispielsweise kann das Material so lusgewählt sein« daß es einen optischen Brechungsindex aufweist, der dem des auf das elektrische Feld ansprechenden oder nematischen Materials 12 gleich ist, um so onerwünschte Reflektionen an optischen Grenzflächen zu vermeiden.

Die durohsiohtigen leitenden Elektroden 13 und 14 können aus Zinnoxyd, Aluminiumoxyd oder ähnlichen Materialien hergestellt sein, die auf den Glasplatten 10 und 11 durch chemische oder Verdarapfungsab3cheidung, durch Zerstäubung oder andere geeignete bekannte Verfahren niedergeschlagen sind. Die Auswahl der Materialien erfolgt derart, dafi dl« Elektrode 13 einen niedrigen volumetriechen spezlfisohen Widerstand in der Größenordnung von 100 Ohm aufweist, so daß die gesamte Elektrode 13 eine äquipotentiale Oberfläche ergibt, die dem an dem Anschluß 18 angelegten Potential entspricht. Andererseits weist das Material der Elektrode 14 einen relativ hohen volumetriechen spezifischen Widerstand von z.B.ungefähr 500 000 0hm auf. Andere Wideretandwerte können verwendet werden, Jedooh ist ein relativ hoher spezifischer Wideretand zweckmäßig, well dann der 0hm°sehe Verlust innerhalb der Elektrode Ik sehr klein wird, wodurch ein merklicher Temperaturanstieg in der Flüssigkristallschicht 12 vermieden wird. AuSerden wizd der von äußeren Leiatungaquellen entnomnene Strom In erwünschter Weite verringert. Die spezifischen Wtder-■tandaelgensohaften des Materials der Elektrode 14 auf der Qlaaplatte (11) der Platte, die normalerweise al» Betraohtungaplatte der Zelle angesehen wlrd)elnd von wesentlicher Bedeutung für di® erfindungsgemtSe Betriebsweise ,

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wie es im folgenden beschrieben wird.

Damit die Flüssigkristallschicht 12 in reinem Zustand, gegen Verunreinigungen geschützt und mit einheitlicher Dicke eingeschlossen ist, ist der dielektrische Streifen 15 als durchgehend© Wand ausgebildet} er 1st in einfacher Weise aus einem auf dem Markt erhältlichen, aus polymerisierteiB Fluorkarbonkunstharzmaterial bestehendem Material hergestellt, das unter dem Handelsnamen "Teflon" bekannt ist. Das Band ist in Dicken von der Größenordnung von 1 mm erhältlich, eine Dicke, die für '

die Verwendung bei der Erfindung geeignet ist. Die Zelle kann zumindest teilweise durch einen miniskusformigen Film 19 aus Kunstharzmaterial zusammengehalten werden, der an die äußere Oberfläche des Streifens 15 angelegt ist, so daß der Film 19 den Streifen 15 mit den angrenzenden Oberflächen der Elektroden 13 und 14 verklebt.

Die zwei langgestreckten Anschlüsse 16 und 17 und der kleine Anschluß 18 können in üblicher Welse aus einem elektrisch leitenden, auf dem Markt aur Verfügung stehenden Silber-Epoxy-Material oder durch Ablagerung eines Streifens von Zirmoxyd mit niedriger Leitfälligkeit mit |

Hilfe eines der oben erwähnten Prozesse gebildet sein. Eine Spannungsquelle 20 (Fig. 4} zur Zuführung einer Spannung V 13 ist längs der Anschlüsse 18 und 17 angeschaltet, während eine sv/sit-e epannungsquQXI & ■'* κι* Ip lh en den Anschlüssen 16 und 17 zur Zuführung «-irHr Spannung, V i4 zwischen ihnen angeschaltet ist.,

Es 1st bei

Pig, 7 ?<m

BAD ORiGlNAL

schicht 12 z.B. durch den Betrachter von der Oberseite der Glasplatte 11 durch die durchsichtige Elektrode 14 hindurch beobachtet werden kann. Es ist weiterhin verständlich, daß die Zeichnung von Fig. 4 aus Zweckmäßigkeit sgründ en so ausgeführt wurde, als ob man bei Betrachtung der Zeichnung in gleicher Weise durch die Platte 11 und die Elektrode 14 hindurchblicken würde. Unterhalb der Ebene der Elektrode 14 sieht der Betrachter den dielektrischen Bandstrelfen 15 und die Flüssigkristallschicht 12. Unterhalb der Ebene der Schicht 12 und des Streifens 15 erkennt man die zweite Elektrode lj$ und die zweite Glasplatte 10.

Die Vorrichtung nach den Pig. 2 und 4 macht im Betrieb wesentlichen Gebrauch von dem räumlichen Spannungsgradienten oder der Spannungsveränderung, die längs der durchsichtigen Elektrode 14 mit hohem Widerstand entsteht. Obwohl die Elektrode IJ statt dessen als Elektrode mit hohem Widerstand verwendet werden kann oder beide Elektroden aus Material mit hohem Widerstand bestehen können, wird zur Vereinfachung der Erörterung zunäohat angenommen, daß nur die Elektrode 14 eine Elektrode mit hohoni spezifischem Widerstand 1st. Bei einem längs der Elektrode zwischen den Anschlüssen 16 und 17 *?:at stehend en Potentialgradianten ändert sich die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden IJ und 14 (was der Potentialabfall länge der Flüssigkristallschicht 12 ist) von «iner räumlichen

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BAD ORiGiNAL

reiches zwischen durchsichtigen und durchscheinenden Bereichen der Schicht 12 1st relativ scharf, wenn das ausgewählte Flüssigkristallmaterial eine stark nichtlineare Streukurve wie die von Fig. 2 aufweist.

Bei den Vorrichtungen nach den Flg. 3 und 4 kann das Potential V 12 längs der Flüssigkristallschicht oder nematischen Schicht 12 durch die graphische Darstellung nach Flg. 5 dargestellt werden, wobei der Paramater χ die Entfernung von der linken Kante der Sohicht 12 dar- * stellt. Die Potentialverteilung über die Elektrode 14 ist nur eine Funktion von χ und ist aufgrund der Symmetrie der langgestreckten Anschlüsse 16 und 17 unabhängig von y (dem Abstand oberhalb der unteren Kante der Sohicht nach Fig. 4). Es sei angenommen, daß ¥ Ij5 wesentlich kleiner als der kribische Potantialpegel V_ ist und daß V 14 größer oder gleich V_n ist. Es seien: S 13* f !4 und J 12 die Jeweiligen spezifischen Raumwiderstände der Elektrode Ij3, der Elektrode 14 und der Flüssigkristallschicht 12. Wenn j» 15 wesentlich größer als £> 12 ist und wenn $ 14 wesentlich kleiner als 2 ^{12 is}** ^so ergibt sich V 12 als eine lineare Funktion von x, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. \

Aus Fig. 2 ist es zu erkennen, daß die Flüssigkristallschicht 12 der Fig. 4 lichtunduscchlässig für χ kleiner als X₀ ist und klar für χ größer als x_Q ist. In Flg. 6 ist der als von den inneren OberfXäohen 28, 29, 22, 23 des Streifens 15 begrenzt gesehene Teil der Flüssigkristallschicht gezeigt* Die lterßtellung umfaßt einen rechteckigen hellen Bereich 24 and einen rechteckigen dunklen Bereich 25 mit einer gemeinsamen übergangsbe-

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grenzung 26 auf. Die Begrenzung 26 wird In einfacher Welse durch eine geeignete relative Veränderung der Spannungen V 13 und V 14 nach links oder reohts, wie oben beschrieben, bewegt.

In den Flg. 3 bis 6 wird der rechteckige helle Bereich oder Balken 24 in seiner Länge Cx₀ wird verändert) durch einfache Änderung der relativen Größen von V 13 und V 14 entsprechend einem vorgegebenen Zeitschema verändert. Der Wert von V 13 kann festgehalten werden« während der Wert von V 14 geändert wird» oder umgekehrt. Es sei z.B. das Ergebnis betrachtet, wenn V 13 auf Null eingestellt wird und V 14 von Null auf einen Wert oberhalb des in Fig. 5 gezeigten Wertes V_Q vergrößert wird. Dies bewirkt, daß der helle Balken in seiner Länge ausgehend von χ » Null (zur Ausdehnung von der Kante 23) vergrößert wird.

Die Fig. 7 und 8 können zur Erklärung einer Modifikation der Vorrichtung nach den Pig. 3 und 4 verwertet werden.. Wie oben erwähnt wurde, hat die übin■ gange grtr: ze 26 *^!i:o endliche Breite, deren Wert Δ χ mit der Breite Δ ν dös» in Fig. 2 dargestellten olektro-optIschen Übergange» verkettet ist. Es ist möglich, Δ x in erwünschter Weise durch Verjüngung des spezifischen Widerstandes $ 14 zu verkleinern, d.h. dadurch, daß $ lh zu einer Funktion von χ gemacht wird. Die Flg. 7 und 8 vergleichen einen Fall I, bei dem:

14 β a konstant mit einem Fall II, bei dem:

γ 14 « a χ + b

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BAD ORIGINAL

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wobei a und b beliebige Konstanten sind. Es 1st zu erkennen, daß der Fall I eine sioh linear ändernde Potentialvertellung auf der Elektrode 14 darstellt, während der Fall II eine quadratische Potentialverteilung darstellt. Die letztere oder ähnliche nicht-lineare Verteilungen können durch Steuerung der auf der Glasplatte 11 niedergeschlagenen Menge des Elektrodenmaterials mit Hilfe einer von verschiedenen üblichen Methoden erreicht werden. Es 1st klar, daß Ax In Fall II verringert wird, Jedoch lediglich über einen relativ kurzen Bereich, so jj

daß die ausnutzbare Darstellungslänge kürzer als im Fall I ist.

Die Flüssigkristall-Zellenanordnung nach Flg. 10 zeigt ein System, mit dem man im wesentlichen zwei der hellen beweglichen Balken,wie den in Flg. 6 verwendeten,erzeugen' una es kann bewirkt werden, daß sie in zusammenwirkender Beziehung zueinander bewegt werden, so daß sloh ein bewegliches Fenster oder z.B. ein dunkler Bereich mit konstanter Breite ergibt. Die Flüssigkristall-Zelle selbst kann gleich der in den Fig. j5 und 4 verwendeten sein, wobei jedoch die Steuerspannungen in einer neuen Weise angelegt werden, die die Vielseitigkeit der Erfindung erläutert. Es werden entsprechende Bezugsziffern für entsprechende Teile in den Fig. 4 und 10 verwendet.

Ee ist zu erkennen, daß das Ausfünrungsbelspiel '■":.·.£, >0 zwei rechteckige parallele Glasplatten 10 und s;,i wetit, die durch eine Schicht 12 von nematischem ^h r si getrennt sind. Die Platten 10 und 11 sind Ja- ; af Ihren inneren. Oberflächen mit Elektroden 13 bedeckt. Das Volumen des au»' das elektrische Feld

BAD

ansprechenden Materials wird durch einen durchgehenden rechteckigen Streifen 15 aus dünnem dielektrischem Band begrenzt. Langgestreckte parallele Anschlüsse 16 und 17 sind an entgegengesetzten Enden der Elektrode 14 angebracht, während ein einzelner kleiner Anschluß 18 an der Elektrode 13 befestigt ist. Wie in Flg. 4 weist die Elektrode 13 einen relativ niedrigen spezifischen Widerstand auf, während die Elektrode 14 einen relativ hohen spezifischen Widerstand hat.

Im Fall der Fig. 10 ist das Potential V 12 so angeordnet, daß es durch den Wert Null geht, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, wobei es mit einem negativen Wert am Anschluß 17 beginnt und mit einem positiven Wert am Anschluß 16 endet. Wie es aus Fig. 9 zu erkennen ist, ist die Spannung V 14 so gewählt, daß sie ungefähr doppelt so groß ist wie V 13# so daß die in Fig. 9 gezeigte symmetrische Verteilung erreicht wird".

Die Spannungsquellen 20 und 2! sind in subtrahierendem Sinn statt additiv wie in Fig. 4 zusarmnengeschaltet. Aufgrund der Polaritäts-unabhängigen Art der graphischen Darstellung von Fig. 2 erzeugt die Verteilung der Spannung V 12 längs der Flüssigkristallschicht 12 ein dunkles Fenster zwischen χ * χ_Λ und χ = x_^c. Es 1st zu erkennen, daß, wenn V 14 konstant gehalten wird, während V 13 verändert wird* ein sich bewegendes Fenster 31 mit festgelegter Breite erzeugt wird. Andererseits wird, wenn V 13 konstant gehalten wird und V 14 verändert wird, die Breite des Fensters Jl verändert. Es sind außerdem Kombinationen der zwei Betriebsweisen ebenfalls möglich, wobei V 13 und

1 (j ¹J ii . ;■' / 13 9b

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V 14 beide entsprechend einem vorgegebenen erwünschten Muster verändert werden.

Somit besteht die Darstellung nach Flg. 10 aus drei Teilen. Zunächst ergibt sich ein heller rechteckiger, sich von der Oberfläche 23 zum Übergangspunkt X_n an der Begrenzung 33 erstreckender Bereich 30, auf den ein dunkler, sich von der Begrenzung 33 zum Übergangspunkt χ ° bei 34 erstreckender Bereich 31 folgt. Der zweite helle Bereich 32 erstreckt sich von der Begrenzung 34 zur Oberfläche 29. λ

Die Vorrichtung nach sowohl der Pig. 4 als auch der Pig. kann zur Schaffung von Anzeigeelementen oder Zeigern verwendet werden, indem Balken mit veränderlicher Länge oder sich bewegende Fenster vorgesehen werden, um dem Betrachter die Größe irgendeines Parameters mitzuteilen, der in eine Spannung umgewandelt werden kann und als eine der Spannungen V 13 oder V 14 verwendet werden kann« Vertikale oder horizontale Formate sind gleichermaßen möglich für die Darstellung von Temperaturen, Druck, Geschwindigkeit, Beschleunigung oder anderer Parameter. Eine geeignete Skala kann beispielsweise neben der Balkendarstellung vorgesehen sein und die Werte des erfaßten Parameters können I direkt von der Skala abgelesen werden. Die Skala selbst kann durch konstante Erregung von nematischen Zellen erzeugt werden, die so geformt oder abgedeckt sind, daß sie Ziffern bilden.

Zum Beispiel stellt die Fig. 11 das Aussehen eines Voltmeteranzeigers der Fenster-Type mit einer von 1 bis 9 gehenden und damit zusammenwirkenden Zeigerskala dar. Gewisse Elemente entsprechen denen, die in der in Fig. 9 gezeigten Fensterdarstellung erzeugt werden und tragen

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daher entsprechende Bezugsziffern. Beispielsweise weist die Darstellung 40 einen hellen, an der Übergangsbegrenzung 33 endenden Balken 30 und einen dunklen Bereich 31 auf, der als Zeiger dient und an der Begrenzung 34 endet, wo der zweite helle Bereich 32 beginnt und sich zum Ende der Skala fortsetzt. Die Brauchbarkeit der Darstellung kann durch Formung der Elektrode 14 (Fig. 4) mit regelmäßig angeordneten halbkreisförmigen Verlängerungen erhöht werden. Damit weist das helle Fenster 31 im beleuchteten Zustand eine helle zeigerähnliche Spitze 42 auf» die z.B. wie in Fig. ti gezeigt auf die Zeigerskalenziffer 3 gerichtet ist.

Die Vielseitigkeit der vorliegenden Erfindung wird weiterhin bei Betrachtung der Tatsache verständlich, daß die durchsichtigen leitenden Elektroden nicht auf eine rechteckige Form beschränkt sind, sondern in Wirklichkeit in einer Menge von beliebigen Formen ausgebilde* sein können. Entsprechend können Spannungsgradient-Muster :.n Po] sr ~ koordinaten und sogar in unkonventionellen Kr> rdlnatensystemen realisiert werden und es kann entsprechend etre Vielzahl von hochentwickelten Darstellungen erzeugt werden. Eine Änderung der Darstellungsmuster kann außerdem durch Verwendung von ausgedehnten Anschlüssen in der Form von Kreisen oder anderen Konfigurationen zusätzlich zu langgestreckten Streifen erreicht werden. Die Ansohluflmuster können einfache Punkte oder völlig unregelmäßige Muster einschließen.

In den Fig. 12 und 13 ist z.B. eine Art der Vorrichtung gezeigt, die einen zeigerähnlichen oder meßlnstruraentähnlichen radialen, sioh um einen Drehpunkt bewegenden Zeiger erzeugt. Wie in den Vorrichtungen nach den Fig. 4 und 9 verwendet

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das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 12 und 1? eine erste ebene Glasplatte 50 mit einer rechteckigen Elektrode 52 und eine zweite ebene Glasplatte 51, Die Platte 51 1st mit einer sektorförmigen durchsichtigen Elektrode 62 bedeckt, die zwei sich radial erstreckende Randkanten 61 und 68 aufweist. Die Inneren Enden der Kanten 61 und 68 sind mit einer bogenförmigen inneren Kante 63 verbunden, und die äußeren Enden der Kanten 61 und 68 sind über eine äußere bogenförmige Kante 64 mit größerem Radius als die Kante 63 verbunden, wobei die Kanten 63 und 64 einen im wesentlichen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt aufweisen. Benachbart zu den Kanten 6l und 68 sind langgestreckte Anschlüsse 55 bzw. 56 mit niedrigem Widerstand angeordnet. Das feldempfindliche FlUsslgkrlstallmaterial 12 ist am Umfang durch einen dünnen dielektrischen Streifen 54 begrenzt, der aus Selten besteht, die einen eingeschlossenen Raum erzeugen, der im wesentlichen der Form der sektorförmigen Elektrode 62 gleich ist.

Die Elektrode 62 weist nicht nur eine spezielle Form auf, sondern ihre spezifischen Vfiderstandseigenschaften sind in spezieller Weise verteilt. Um die Sektorform nach Fig. 13 zu erreichen, 1st es erforderlich, dafür zu sorgen, daß der der Kante 63 benachbarte Teil der Elektrode 62 mit kurzem Radius einen höheren spezifischen Widerstand aufweist als der der Kante 64 benachbarte Außenradiusteil. Daher wird dafür gesorgt, daß der spezifische Widerstand sich in seinem Wert vorzugsweise in linearer Weise mit anwachsendem Radius zwischen den Kanten 63 und 64 ändert. Die Form und Dicke der Elektrode 62 kann in einfacher Weise unter Verwendung von konventionellen chemischen Ätzverfahren oder Vakuum-Niederschlag-Techniken realisiert wer'i en.

1 Ü 9 f I, I 1 3 9 5

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Eine Spannungequelle 66 wird zur Zuführung einer Spannung V 14 an die Anschlüsse 55 und 56 verwendet* Die Spannung V 1? wird zwischen einem der Anschlüsse 55 der Elektrode 62 und dem kleinen Anschluß 53 der zweiten Elektrode 52 angelegt* Bei einem Abgleich der Grüßen der Spannungen V 13 und V 14 wie in dem Fall der Anordnung nach Fig. 9, bei der ein bewegliches dunkles Fenster erzeugt wurde« wird wie in Fig. 13 gezeigt, der radiale Balken 67 dargestellt. Die Darstellung weist einen hellen« von der Kante 58 und teilweise von den bogenförmigen Kanten 57 und 60 begrenzten hellen Sektor 66 auf, auf den der dünne dunkle Sektor 67 folgt, auf den wiederum ein heller Sektor 69 folgt, der durch die radiale Kante 59 und die Teile der bogenförmigen Kanten 57 und 60 begrenzt ist.

Ausführungsformen der Erfindung, wie die nach Fig. 12, von denen gesagt werden kann, daß sie winkelgetreue Transformationen der Vorrichtungen nach den Fig. 4 oder 9 darstellen, sind in den zwei zusammenhängenden Ausführungsbeispielen der Fig. 14 und 17 dargestellt. Das Ziel ist es, eine dunkle, ringförmige Darstellung zu bilden, die um einen Mittelpunkt ausgedehnt oder zusammengezogen werden kann.

Die Anordnung der Vorrichtung nach Fig. 14 weist die bekannte erste ebene Glasplatte 75 auf, die eine rechteokige Elektrode 76 auf ihrer inneren Oberfläche trägt. Eine zweite ebene Glasplatte 77 ist auf ihrer inneren Oberfläche mit einer kreisförmigen durchsichtigen Elektrode 78 bedeckt. Ein kreisförmiger Strelfenanechluß 79 mit niedri-

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gem Widerstand 1st am Umfang der kreisförmigen Elektrode 79 angeordnet. Ein Mittelpunktsanschluß 18 In Form eines kleinen massiven Kreises ist am Mittelpunkt der kreisförmigen Elektrode 78 angeordnet.

Das feldempfindliche FlUasigkristal!material 12 ist am Umfang durch ein dünnes dielektrisches Band In der Form eines kreisförmigen Streifens 82 begrenzt, der einen etwas geringeren Außendurchmessar als der innere Durchmesser des kreisförmigen Anschlusses 79 aufweist und kon- I zentrisch hierzu angeordnet 1st. Der Streifen 82 kann an den Platten 75 und 77 mit Hilfe von hermetischen Dichtungen befestigt sein, die mit Hilfe eines Spoxyd- oder anderen Klebers, wie oben beschrieben hergestellt wurden.

Wie es aus Fig. 15 zu erkennen ist, besteht eine Möglichkeit zur Herstellung der erforderlichen elektrischen Verbindung mit dem Mittelpunktsanschluß 80 darin, daß eine zentrale elektrische Anschlußleitung 8j verwendet wird, die durch eine Glas-Metall-Abdlchtung oder andere bekannte Abdichtungsvorrichtungen im Mittelpunkt der Platte 77 und der Elektrode 78 gehalten wird, wobei sich die Lei- | tung 8j durch diese beiden hindurch erstreckt, um eine elektrische Verbindung mit dem Mittelpunktsanschluß 80 mit niedrigem Widerstand herzustellen.

Wie es aus Fig. 14 zu ersehen 1st, wird eine Spannungsquelle 86 zur Zuführung der Spannung V 14 zwischen dem ringförmigen Anschluß 79 mit niedrigem Widerstand und der aus der Betrachtsungsseite der Platte 77 herausragenden Anschlußleitung 83 verwendet. In gleicher Weise wird wiederum eine

Hj atf 22/1395

Spannung V 13 aus einer zwisohen die Anschlüsse 85 und

79 geschalteten Spannungs quelle einem kleinen Anschluß mit niedrigem Widerstand auf der Elektrode 76 zugeführt. Bei einem dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Erzeugung eines beweglichen ringförmigen dunklen Fensters entsprechenden Abgleioh der Größen von Ϊ13 und V 14 wird die Ringdarstellung 90 nach Fig. 16 erzeugt. Der dunkle Ring 90 ist von einem konzentrischen ringförmigen Bereich 91 umgeben, der hell aussieht, und der Ring 90 umgibt

fe einen zweiten hellen Ring 92, der einen Mittelpunktsring um den Anschluß 80 herum darstellt.

In der in fragmentarischer Darstellung In Fig» 17 gezeigten Modifikation wird nur ein größerer Bogensektor 90^c des in der Anordnung nach Fig. 14 erzeugten dunklen Kreises 90 erzeugt. Die Vorrichtung nach Fig. 17 1st verstBndlioh, wenn beachtet wird, daß sie der nach Fig. 14 gleicht, mit der Ausnahme, daß ein Sektor aus der durchsichtigen Elektrode 78 nach Fig. 14 herausgeschnitten wurde; dies erfolgt zu dem Zweck, einen alternativen Weg zur Zuführung des Potentials an den Mittelpunktsanschluß

80 zu sohaffen, der die Verwendung einer duroh die Be-P trachtungeplatte 77 hindurchgehenden Anachlußleitung 83

vermeidet.

In Fig. 17 wurde ein sektorförmiger Bereich aus der durohsichtigen Elektrode 78⁹ entfernt, die in diesem Bereich duroh radiale Kanten 93 und 96 begrenzt ist. Der Urnfangsansohluß 79° mit niedrigem Widerstand erstreckt sich in einem an den Sektorkanten 95 und 96 endenden Bogen. Der dielektrische, von dem Anschluß 79⁹ umgebene Streifen 82" weist eine ähnliche Winkelerstreckung auf, es ist Jedoch

109822/1395 ./,

nun erforderlich» die den Flüssigkristall einschließende Umhüllung mit radialen Wandelementen 97 und 98 und dem kurzen Wandelement 99 zu vervollständigen. Diese mit geeigneten Abdichtungemitteln kombinierten Wandelemente und das kurze Wandelement 99 wirken als Teil der hermetisch abgedichteten Umhüllung, die das nematische oder feldempfindliche Material einschließt. Es ist zu erkennen« daß die an dem Mittelpunktsaneohluß 80 befestigte Leitung 100 nun in einfacher Weise aus der Zelle durch das dielektrische Wandelement 99 hinausgebracht wird.

Eine Ansicht der erzeugten bogenförmigen Darstellung 1st ebenfalls in Flg. 17 gezeigt. Die Spannungen V 13 und V 14 werden wie in der Flg. 14 erzeugt und an die Zelle angeschaltet und werden wie oben beschrieben abgeglichen· um die Bildung eines beweglichen bogenförmigen dunklen Fensters 90⁹ zu bewirken. Der Bogen 90° ist von einem konzentrischen bogenförmigen Bereich 93^δ umgeben« der dem Betrachter hell erscheint, und der Bogen 90° umgibt einen zweiten hellen Bereloh 92^s, bei dem ein Sektor fehlt, der mit dem In dem hellen Bereich 93° fehlenden Sektor ausgerichtet ist.

Wie oben erwähnt, können die Elektroden in ihren Eigenschaften stark variieren. Bei der Vorrichtung nach Fig. hat z.B. eine Elektrode einen relativ hohen spezifischen Widerstand, so daß an Ihr entlang ein Spannungsgradient entstehen kann, während die zweite Elektrode aus Material mit niedrigem spezifischem Widerstand besteht und als Äquipotentialfläche wirkt. Wie oben erwähnt, können auch andere Kombinationen von spezifischen Widerstandseigenschaften verwendet werden. Bei einer Zelle mit zwei

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Elektroden können ζ,B. die spezifischen Widerstandsinuster der zwei Elektroden gleich sein oder können sich In einer beliebigen einer Vielzahl von Arten unterscheiden.

Eine repräsentative erfindungsgemäße AusfUhrungsform, bei der Elektroden mit gleichen spezifischen Widerstandsmustern verwendet werden, ist in den Fig. 18 und 19 dargestellt. Im allgemeinen können zwei gleiche Elektroden mit hohem spezifischem Widerstand aus gleichem Material mit hohem spezifischem Widerstand verwendet werden, wobei jede Elektrode z.B. gleich der Elektrode 14 mit hohem spezifischem Widerstand auf der Platte 11 der Vorrichtung nach Fig. 4 ist. Die Elektroden nach Fig. 19 sind jedoch in einem derartigen Sinn angeordnet, daß der Einfluß des Spannungsgradienten längs einer Elektrode im rechten Winkel zum Einfluß des Spannungsgradienten längs der anderen Elektrode steht, obwohl auch andere Winkel als 90° verwendet werden können. Es ist bei Betrachtung der Betriebswelse der Vorrichtung naeh PIg, 4 zu erkennen, daß die Spannung V 12 nun sowohl in swei räumlichen Abmessungen als auch als Punktion der Zelt gesteuert werden kann.

In den Fig. 18 und 19 ist zu erkennen, daß die Vorrichtung erste und zweite ebene Glasplatten 100 und 101 umfaßt. Jede ihrer inneren Oberflächen ist mit einer Elektrode 102 oder 103 mit relativ hohem spezifischem Widerstand bedeckt. Ein rechteckiger Streifen 108 aus dielektrischem Material formt wie oben ein hermetisch abgedichtetes Zellenvolumen zum Schutz und zur Aufnahme des feldempfindlichen Fluss igkr ist; al !materials 12*

1 Π 9 H ; / / T 3 9 5

Jede der Elektroden 102 und 103 ist mit langgestreckten parallelen Anschlüssen mit niedrigem Widerstand versehen» wobei das mit der einen Elektrode verbundene Anschlußpaar Im rechten Winkel zu dem mit der zweiten Elektrode verbundenen Anschlußpaar steht· Zum Beispiel weist die Elektrode 102 langgestreckte und parallele Anschlüsse 104 und 105 mit niedrigem Widerstand benachbart und parallel zu ihren entgegengesetzten Kanten auf, und die Elektrode 103 weist ähnliche benachbart und parallel zu ihren entsprechenden entgegengesetzten Kanten ange- * ordnete Anschlüsse IO6 und 107 auf. Die Anschlußpaare 104, 105 stehen im rechten Winkel zu den Anschlußpaaren 106, 107« Ee werden nun drei Spannungequellen verwendet. Die Quelle 110 liefert die Spannung V,_oo zwischen den benachbarten und zueinander im rechten Winkel stehenden Anschlüssen 104 und 106. Die Steuerspannung V₁₀₂ für die χ-Koordinate wird wie in Pig. 4 von einer Quelle 111 zugeführt, deren Ausgangsleitungen mit den zusammenwirkenden Anschlüssen 104, 105 verbunden sind. Somit erzeugt die Spannung V^qo ^einsn Spannungsgradient längs der Elektrode 102. Auf ähnliche Weise wird die y-Koordinaten-Steuerspannung V* 03 von einer Quelle 112 zugeführt, deren | Ausgangsleitungen mit den zusammenwirkenden Anschlüssen 106, 107 verbunden sind. Somit erzeugt die Spannung V^₀, einen Spannungsgradienfcan längs der Elektrode 103»

Eb 1st ersichtlich, daß der an einer beliebigen x-, y-Stelle innerhalb des für das elektrische Feld empfindlichen FlüsBlgkristallmaterials 12 gesehene Wert der Spannung "^iOO von allen drei Spannungen ^₁Q₂* ^yi03 "¹^ ^100 Es kann tatsächlich gezeigt werden, daß die Spannung

1 0 3 H 7 2 f 1 3 9 S

längs der Schicht 12 an einem beliebigen Punkt x, y für den Pail, daß die Schicht 12 einen relativ hohen spezifischen Widerstand aufweist, gleich:

V 12 (x,y,t) . V₁₀₂ (x,y,t) - V₁₀₃ (x,y,t) + V₁₀₀ (t)

V 12 (x,y,t) - V₁₀₄ (x,t) - V₁₀₃ (y,t) + V₁₀₀ (t) ist.

Es kann analytisch vorhergesagt werden und wurde experimentell gezeigt, daß Manipulationen der relativen Werte von V₁₀₀, V₁₀₂ und V₁₀₅ Darstellungsmuster erzeugen, die lichtundurohlässige dreieckigeBaIken oder durchsichtige, in vertikaler, horizontaler oder schräger Richtung ausgerichtete Balken sind. Erwünschte Musterbewegungen werden durch Veränderung einer oder aller der obigan Spannungen entsprechend einem vorherbestimmten Seitprogramm erreicht. Darstellungen v@n vielen Arten ergeben sich durch geeigneten Abgleioh der Werte der Spannungen V₁₀₀, V₁₀₂ und V₁₀, in der Schaltung nach Fig. 19. Zum Beispiel können nicht nur Darstellungen erzeugt werden, die den in den einfacheren erfindungsgemäßen AusfUhrungsbeispielen erzeugten gleiohen (Pig. 20a und 20b), sondern auch Darstellungen wie die der Flg. 20c und 2Od. Es ist zu erkennen, daß die Darstellungsformen dieser Figuren kontinuierlich durch kontinuierliche Veränderung der Beziehungen der EIn-

1 0 9 B 2 2 / 1 3 9 5

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gangsspannungen V₁₀₀, V₁₀₂ und V^₀, ausgewechselt werden können und daß sie vertikal, horizontal oder schräg bewegt werden können.

Die Vielseitigkeit der Vorrichtung nach den Pig. 18 und 19 wird weiterhin duroh die Menge der Darstellungen erläutert, die von ihr erzeugt werden können. Zum Beispiel kann eine Darstellung gleich der nach Fig. 20c in einfacher Weise erzeugt werden, wenn kein x-Gradient des elektrischen Feldes vorhanden ist (kein Gradient an der j

Elektrode 102). Ohne einen y-Feldgradienten ergibt sich die Darstellung nach Flg. 6. In gleicher Welse kann ein dunkler vertikaler Balken horizontal über die Darstellung bewegt werden; oder ein dunkler horizontaler Balken kann nach oben oder unten bewegt werden.

Bei geeigneter Auswahl der Werte von V₁₀₂ , V₁₀, und V₁₀₀ ergibt sich eine Darstellung gleich der nach Fig. 2Od. Die Werte der Winkel A und B in Flg. 2Od können durch Manipulation der obigen drei Spannungen in einem weiten Bereich eingestellt werden. Zum Beispiel kann die balkenförmige Darstellung nach Fig. 2Od mit im wesentlichen gleichen Winkeln A und B erhalten werden, wobei beide in |

einfacher Weise veränderlich sind.

Andere Kombinationen der Spannungsgradienten innerhalb der FlUssigkristallzelle sind ebenfalls brauchbar. Zum Beispiel zeigt die Flg. 21 eine eine Vierpol-Feldbeziehung verwendende Vorrichtung, die als Spannungs-Balance-oder Nulldetektoranzeiger Verwendung findet. Das Instrument weist eine erste oder Betraohtungsglasplatte auf, deren innere Oberfläche völlig von einer rechteckigen durchsichtigen Elektrode 12? bedeckt ist. Die Elektrode 123 1st

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Of*

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mit örtliche begrenzten Anschlüssen 126« 127, 128 und 129 mit niedrigem Widerstand an ihren vier jeweiligen Ecken versehen« Die Vorrichtung weist weiterhin eine zweite ebene« mit einer rechteckigen Elektrode 122 versehene Glasplatte 120 mit einem einzelnen örtlich begrenzten Anschluß 125 mit niedrigem Widerstand auf. Die Betrachtungselektrode 123 hat einen relativ hohen spezifischen Widerstand» während der der Elektrode 122 niedrig ist. Ein dünner achteckiger symmetrischer dielektrischer Streifen 124 ist vorgesehen« der mit einem geeigneten Abdichtungsmittel zusammenwirkt, um die Zelle zu vervollständigen und das Flüssigkristallmaterial 12 einzuschließen. Der Streifen 124 dient außerdem dazu, die Elektroden 122 und 123 in festgelegter paralleler Beziehung voneinander zu halten. Der Streifen 124 weist eine achteckige Form auf, weil die Platten 120 und 121 relativ zueinander um einen Winkel von 45° versetzt sind.

Eine Spannung V 12 wird von einer zwischen den Anschluß 125 und die Anschlüsse 127 und 129 geschalteten Quelle zugeführt. Eine mit der Spannung V₁₀₀ vergleichbare Spannung V₁₂₁ wird von einer Quelle IjJO geliefert. Eine Seite der Quelle IJO i3t mit den Anschlüssen 127 und 129 an entgegengesetzten Ecken der Elektrode 123 angeschaltet» Die andere Seite der Quelle I30 ist mit dem verbleibenden entgegengesetzten Anschlußpaar 126 und 128 auf der Elektrode 123 verbunden.

Es kann analytieoh gezeigt werden und wurde experimentell vorgeführt, daß die Darstellung x.B. von der Differenz zwischen den Spannungen V12 und V. _o„ abhängt. Die Dar-

1 Ί Π S

E¹¹B"¹'" *' j!'! ti "ϊ ΐ'"! ι

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stellung zeigt das Erreichen eines Balanoe-Abgleichs dadurch an» daß sie im wesentlichen völlige Symmetrie sowohl um die horizontale als auch um die vertikale Hittellinie des Darstellungsbereiches aufweist (sh. Fig. 22). Die Fig. 22 zeigt außerdem Darstellungen« die verschiedene Grade von Differenzen zwischen den Spannungen V 12 und VjO₁ anzeigen.

Die acht in Flg. 22 gezeigten Wiedergaben von von der Vorrichtung nach Fig. 21 erzeugten Darstellungen wurden von ( bei Experimenten gemachten Fotos abgeleitet, um zu zeigen, wie sich die Null-Darstellung bei einer Veränderung des Verhältnisses zwischen den Spannungen V 12 und V₁₂₁ ändert. Zum Beispiel zeigt die Flg. 22a die Eigenart des Musters* wenn V 12 von derselben Größenordnung wie V₁₂₁ ist} es ist zu erkennen, daß der dunkle !Teil des Musters im allgemeinen symmetrisch auf den zwei Seiten einer vertikalen Aohse angeordnet 1st und daß der helle Teil der Darstellung relativ groß 1st* Wenn V 12 stufenweise relativ zu V₁₂₁ verkleinert wird, schreitet das Muster durch die in den Fig. 22b und 22c dargestellten Stufen hindurch zum Fall der Flg. 22d fort* Bs ist zu erkennen, daß der dunkle j Teil des Musters auf Kosten des hellen Teils gewachsen ist und daß die vorher getrennten dunklen Teile des Musters fast verbunden sind.

Flg. 22d 1st die erste Figur, die durch gleiche Symmetrie um sowohl die horizontale als auch vertikale Achse gekennzeichnet ist. Es ergibt sich eine symmetrische Darstellung, wobei ihre dunklen halbrunden Teile von gleicher Größe sind und um die horizontalen und vertikalen Elektroden

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und 128 bzw. 127 und 129 zentriert sind. Dies ist die Konfiguration, wenn Y 12 gerade die Hälfte von V₁₂₁ 1st (V 12 ist 50 Volt und V₁₂₁ ist 100 Volt).

tfemdie Größe von V 12 weiterhin in Bezug auf V₁₂₁ sinkt» nehmen die aufeinanderfolgenden Stufen der Darstellung dl· in den jeweiligen Figuren 22c bis 22h gezeigten Formen an. Bs ist zu erkennen, daß der dunkle Teil der Daretellung auf den beiden Selten der horizontalen Achse symmetrisch angeordnet worden 1st und daß zwei nicht verbundene Bereiche von geringerer Größe zurückbleiben.

Es ist leicht zu erkennen, daß unter Verwendung der Darstellung eine erste einseitig gerichtete Spannung auf einen vorgegebenen Wert in Bezug auf eine zweite Spannung eingestellt oder abgeglichen werden kann. Es ist außerdem er eicht lioh, daß die Bedienungsperson leicht erkennen kann, auf welche Weise die relativen Spannungen abzugleichen sind« um den erwünsohten Balance-Punkt zu erreichen, wenn der Balanoe-Punkt noch nicht erreicht wurde. Dies wird wie aus Pig. 22 ersichtlich, dadurch erreicht, daß s.B. beobachtet wird, ob das dunkle Muster synarcetriöch um die beiden Selten der vertikalen oder der horizontalen Achse ist. Wenn z.B. das dunkle Muster symmetrisch um die beiden Seiten der Vertlkalaohse (wie in Flg. 22a) 1st, muß der Wert von V 12 verkleinert werden, um den Balance-Punkt von Fig. 22d zu erreichen. Umgekehrt muß, wenn das dunkle Muster symmetrisch auf den beiden Seiten der horizontalen Achse (wie In Flg. 22h) angeordnet ist, der Wert von V 12 relativ vergrößert werden, um die Balance-Beziehung zu err ei oh en. Die Balanoedetektor-Vorriohtung wird zu einem

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wahren Nullanzeiger unter einfacher Verwendung eines Zwei-zu-eins-Spannungsteilers Im V₁₂₁ -Eingangskreis

Bei der Diskussion aller vorstehenden Figuren wurde auf einseitig gerichtete Eingangsspannungen Bezug genommen, um die Betriebsweise der verschiedenen Darstellungen leicht verständlich zu machen. Es ist jedoch verständlich» daß eine dynamische Lichtstreuung z.B. in nemati« sehen oder anderen feldempfindlichen Materialien durch Wechselspannungen hervorgerufen werden kann. Zum Beispiel sprechen typische nematische Materialien auf elektrische Felder von null Hz bis 100 Hz an. Für eine gegebene Erregungsfrequenz im obigen Bereich weist die Kurve der Lichtstreuung gegenüber der Erregungs-Effektivspannung das gleiche Schwellwertverhalten auf, wie es in Flg. 2 aufgezeichnet 1st. Zum Beispiel kann man Weohselspannungsquellen direkt gegen einseitig gerichtete (oder CHeichspannungs-) Spannungsquellen in den Systemen nach den Flg. 4 und 9 direkt austauschen; es wurde experimentell gezeigt _$ daß man die gleichen beweglichen Balken- und beweglichen Fenster-Darstellungen erhält, wie mit einseitig gerichteten Spannungen. In der additiven Schaltung nach Flg. 4 wurden die beiden Weehselspanmmgsgeneratoren in Phase betrieben, während bei uer subt-raktiven Verbindung nach Fig. 9 eine Betriebsweise mit l80° Phasenverschiebung %'erwendet wurde.

wieder·-die Balance- oder NulXde'c-e , 21 betrachtet, so ergibt der Betrieb dieser tng unter Verwendung von WpohRelöpannungen siio&fc Sfsr. von Darstellungen, anstatt daß ledifllcli die

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glelohe Art der beim Betrieb mit einseitig gerichteten Potentialen erzeugten Darstellungen hervorgerufen wird. Wenn z.B. die Vierpol-Darstellung nach Flg. 21 von Weohselspannungen V 12 und V,₂₁ erzeugenden Wachseispannungs-Generatoren 130 und 131 angesteuert wird, kann sie der Benutzer als Null- oder Balance-Meßinstrument für die Amplitude, die Frequenz οά&ν öle Phase der Spannung verwenden. Wenn die Frequenz LJ 12 der Spannung V nicht gleich der Frequenz Q 121 ά%ν Spannung V₁₂₁ 1st, scheint das sich ergebende Darstellinigamister mit der Frequenzdifferenz zwischen U] 12 und 47 121 zu pulsieren« Wenn UJ 12 und U) 121 in Richtung auf «ine Gleichheit abgeglichen werden, verringert sich die Pulsierfrequenz der Darstellung entsprechend und die Darstellung ist statisch, wenn M 12 und tj 121 gleich sind. Das genaue Aussehen der statischen Darstellung hängt von der Phasendifferenz zwischen V 12 und V,_2i ab. Wenn die Phasendifferenz Null ist, nimmt die Darstellung eine charakteristik sehe Form an, die von der Darstellung für endliche Phasendifferenzen unterschiedlich ist. Ee k&xin leicht erkannt werden, daß für ein gegebenes Verhältnis der Spannungsgrößen eine Veränderung der Phasendifferenz bewirkt, daß die Darstellung den gesamten Bereich der in Fig. 22 dargestellten Stufen durohläuft. Somit k&rxn die Darstellung für ein gegebenes Verhältnis der Eingangsspannungsgrößen in Werten der Phasendifferenz geeicht werdsn.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung erJäufcert den weiten Anwendungsbereich, auf den sie angewendet werden kann, wobei sie die Form einer Darstellungevorrichtung mit zwei

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oder mehr nahe aneinander angeordneten, jedoch getrennten Schichten von feldempfindliehen Flüssigkristallmaterialien annimmt. Diese gestapelten Mehrsohicht-Anordnungen ergeben viele Besonderheiten« well ihre einzelnen sichtbaren Effekte additiv sind; eine davon 1st eine breite Auswahl von Darstellungsmustern, bei denen ungleiche Darstellungen kombiniert werden können, um weiterhin als zusammengesetztes Ergebnis neue Arten von Darstellungen zu erhalten. Zweitens können gestapelte Mehrschicht-Darstellungen geschaffen werden, bei denen identische Abtastmuster erzeugende Flüssigkristallschichten { mit dem darauffolgenden Ergebnis von entsprechend gesteigerter Begrenzungsdefinition der kombinierten Darstellungemustor überlappt werden. Diese Darstellungen ergeben präziser definierte Begrenzungen zwischen den lichtundurchXässigen und klaren Bildern aJ.s Einzelschichtdarstellungen. Mehrfarben-DarstelliTigüi sind außerdem bei derartigen Mehrschicht-Prontplaiitcnvorrlohtungsn möglich,

Ein Beispiel einer erfindungsgfcmäßöjti Mahrstihlcht-Darsfeellungsvorriohfeung ist in den Flg. 23 \md 24 dargestellt! in diesem Aufiführungsbelspi^l sind zmL einzelne, mit je- g weiligen Flüssigkristallschichten 2βΟ und 261 verbundene Zellen übereinander gesetzt, wobei entsprechende durchsichtige Elektroden so ausgerichtet sind, daß die entsprechenden elektrischen Feldgradienten in den Elektroden ebenfalls ausgerichtet sind. Mit anderen Worten ist der optische Effekt der, der sieh ergeben würde,, wenn zwei einzelne Zellen wie die nach den Flg. I8 und I9 übereinander mit dem oben beschriebenen Abgleich angeordnet wären. Der hauptsächliche Unterschied ist, daß eine der vier Glasplatten in den Flg. 23 und 24 entfernt wurde, und daß die

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Seiten einer einzelnen mittleren Platte 222 zwei transparente Elektroden 223, 224 mit hohem Widerstand tragen,mit dem Ziel, die parallelen Schichten 260, 26l so nahe wie möglich beieinander anzuordnen, um so unerwünschte Parallaxeneffekte zu verringern.

Wie aus den Fig. 23 und 24 zu erkennen ist, besteht das Ausführungsbeispiel aus der mittleren, zwischen den äußeren Glasplatten 220 und 225 liegenden Glasplatte 222. Die Elektroden 223 und 224 sind jeweils mit langgestreckten Anschlüssen 23t, 232 und 233, 234 mit niedrigem spezifischem Widerstand versehen. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Elektroden 223 und 224 und ihre zugehörigen Anschlüsse und Spannungsquellen 274 und 275 Jeweils so angeordnet, daß aie die Plüssigkristallschichten 260 und 26l gleichen elektrischen Pt.ldgradienten aussetzen.

Die äußeren Glasplatten 220 und 225 sir:i ; ., ,-■ mil Elektroden 221 und 226 mit hohem speairiKo;,.*. .':aer.>t,^ ■„ «- versehen, wobei mit den Elektroden er>'.-»*pr»iüL·· Je ■>■■■·.■:■ 229, 230 und 235, 236 von Anschlüssen mit rü s >i.em ν ν stand verbunden sind. Die Elektroden 221 und ^6 und ϋώ zugehörigen Spannungsquellen 272, 273 (Fig. 2k) sind jeweils so angeordnet, daß die Flüssigkristallschichten und 261 gleichen elektrischen Feldgradienten unterworfen sind, wobei diese Gradienten im rechten Winkel zu denen stehen, die von den Elektroden 223, 224 auf der Inneren Glasplatte 222 erzeugt werden. Der Einschluß der aktiven Schicht 26Ο wird durch einen rechteckigen dlelektrisöhöa Streifen 227 vervollständig, während der der Schicht 261 durch eine ähnliohe Wand 228 vervollständigt wird.

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f. ■·■

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Es 1st zu erkennen, daß ein Satz von Spannungequellen» z.B. der die Quellen. 272, 273 einschließende Satz eine Abtastung der jeweiligen Flttssigkristallsehichten 260, 261 in der y-Richtung bewirkt· In gleicher Weise erzeugen Quellen 274, 275 eine ähnliche Abtastung in der x-Riehtung. Spannungsquellen 270, 271 erzeugen Spannungen, die der vom Generator 110 in Pig. 19 erzeugten Spannung V₁₀₀ entsprechen. Tatsächlich können, wenn die zwei aktiven Schichten 260, 261 und die zugehörigen Elemente genau (

gleich sind, einzelne Generatoren für jeden der Generatorpaare 270 und 271, 272 und 273, und 27^· und 275 nach Fig. 24 eingesetzt werden*

Die Vorrichtung nach den Fig. 23 und 24 erzeugt, wie oben erläutert, gleiche sichtbare Darstellungsmuster, die im Idealfall völlig miteinander ausgerichtet und abgeglichen sind. Diese Anordnung erzeugt eine vergrößerte Schärfe der visuell beobachteten Muster« Es ist jedoch Insbesondere mit der Vielzahl der in Fig. 24 gezeigten Spannungsquellen möglich, daß jede Zelle ihr eigenes charakteristisches Darstellungemuster erzeugt, wobei jedes einzeln in einer , beliebigen gewünschten Weise zeitveränderbar ist. Somit "

kann eines von vielen individuellen Mustern erzeugt werden, und zwar eines Über dem anderen. Derartige sich überdeckende Muster können aus durchsichtigen Rechtecken, U'apezoiden oder Rhomboiden bestehen, die sich auf lichtüij Xnläsßigen Hintergründen bewegen oder umgekehrt« Wa gleiche und miteinander ausgerichtete rechteckige Mus ■ von zwei übereinander gesetzten Zellen erzeugt werdö: Ί-Ί wenn die Fläche jedes Rechteakes durch die Ver- ■*><ΗΔ^ημ. yon großen Sparamingijgradienten auf einen kleinen V^;- <-.laammengesohrurapfi iat, kann d«s gesamte Darstel»

1 0 ^ ·■ .^? M 3 9 B

BAD GfUGINAL

lungsfeld in der Art eines Lichtpunktabtasters in Form eines Rasters abgetastet werden.

Bin Lichtpunktabtaster kann sich z.B. daraus ergeben« daß Kombinationen von Spannungen« wie oben erörtert, verwendet werden, um einen rechteckigen Streifen in Jeder der Schichten 2βθ und 261 nach Fig. IjS zu erzeugen, die jedoch im rechten Winkel zueinander gebildet werden. Bei einer derartigen Ausrichtung wird ein rechteckiger oder quadratischer klarer Bereich erzeugt. In gleioher Weise können brauchbare rautenförmig® Bereiche durch Überlagerung von unter im wesentlichen verschieden geneigten Winkeln gebildeten Streifen erzeugt werden. Sowohl das quadratisch oder rautenförmig geformte und in seiner Fläche passend verkleinerte Muster kann in einer Rasterabtastung über den Schirm bewegt werden, indem geeignete Spannungen an die verschiedenen Elektroden angelegt werden.

Sine Vielzahl von Kombinationen von Zellen in Mehrschichtkonfiguration, wie in Fig. 24, ist möglich. Zum Beispiel kann eine Zelle gleich der nach Fig. 12, die zusammen mit einer Zelle gleich der nach Fig. 14 verwendet wird , einen Punkt erzeugen, der in Polarkoordinaten abgetastet werden kann, genauso wie zwei Generatoren für ins rechten Winkel zueinander geformte Balkeuousiter in gleioher Weise zur Abtastung des Lichtpunktes in oartesischen Koordinaten verwendet werden kann.

Die Einzel- oder Mehr2ellenvorriohtung@n der vorstehenden Ausführungsbeispiele können z.B. mit einer der drei in den Fig. 25» 26 oder 2? gezeigten Arten von Beieuchtungs-

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systemen angewendet werden, wobei gleiche Bezugsziffern zur Bezeichnung entsprechender Teile verwendet werden. Die Konfiguration nach FIg* 25 let die, die aus Gründen der Erleichterung der Biskussion bei der Untersuchung aller vorstehender AusfUhrungsbeispiele angenommen wurde.

Fig. 25 erläutert, wie eine einzelne, aus den z.B. in den Fig. 3 und 4 gezeigten Teilen bestehende Zelle duroh Umgebungslicht oder von einer speziellen Frontalllohtquelle beleuchtet wird, wobei das Licht durch das Be- {

traohtungselektrodensystem 300, duroh die aktive Flüssigkristallschicht 301 und durch das hintere Elektrodensystem 302 hindurchgeht, um auf einen dunklen Schirm zu treffen, wenn es nicht durch die Schicht 301 gestreut wird. Wenn ein Teil des Lichtes zum Betrachter zurückgestreut wird, ist ein helles Bild auf einem dunklen Hintergrund zu sehen. Anstelle des schwarzen Schirms kann ein Spiegel eingesetzt werden. Diese Betriebsweise wird als reflektierender Streubetrieb bezeichnet und kann genauso in Mehrschicht-Vorrichtungen verwendet werden.

In Fig. 26 ist die schräge, von hinten beleuchtete Streu- g

betrlebsweise einer einzelnen Zelle dargestellt. Die Teile des Systems entsprechen denen nach Flg. 25, jedoch wird nun eine Lichtquelle 305 zur schrägen Beleuchtung der

Zelle 300, 301, 302 vom hinteren Elektrodensystem 302

aus verwendet. Licht von der Quelle 305 wird durch die

Flüssigkristalle in Ihrem aktiven Lichtstreuzustand in das Auge eines Betrachters gestreut. Ein helles Bild wird auf

einem dunklen, von dem schwarzen Hintergrundschirm 303 dargestellten Hintergrund gebildet. Die Betriebsweise das Systems nach Fig. 26 kann somit die schräge, von hinten

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beleuchtete Streubetriebswelse genannt werden.

Eine ProjektIons- oder Ubertragungs-Streuhetriehsweise kennzeichnet den Betrieb der Vorrichtung nach Mg. 27· Eine aktive Elnzelzellen-Vorrlohtung, die wie oben aus den Elementen 300, 301 und 302 besteht, 1st gezeigt« Sie 1st zwischen einer vom Betrachter beobachteten Frojektlonamattsohelbe 307 und einer Linse 306 zur Erzeugung eines Parallel-Lichtstrahlenfeldes aus der Quelle 305 angeordnet. Bei dieser Verwendungswelse der Erfindung kann die ungestörte Zelle ein helles Bild auf dem gesamten Sohirm 307 erzeugen. Wenn die Zelle erregt wird, erfolgt eine Rückstreuung des Lichtes in den erregten Bereichen und diese Erregungen erzeugen dunkle Bilder auf dem hellen Hintergrund. Die oben beschriebenen Mehrsohiohtzellen können vorteilhafterweise in der Projektions- oder Ubertragungs-Streubetriebsweise verwendet werden.

Zusatzlich zu ihrer Vielseitigkeit aufgrund der Tatsache, daß sie mit verschiedenen Arten von Beleuahtungsanordnungen verwendet werden kann, 1st die Erfindung von besonderer Bedeutung, well sie eine Flüsslgkristall-Flachtafel-Darstellungsvorrichtung für kontinuierliche oder analoge Bewegung der Grenzen zwischen klaren und durchscheinenden, durch eine äußere Beleuchtung gebildeten Bereichen ergibt, wobei die Bewegung in einfacher Weise durch kontinuierliche Veränderungen der jeweiligen Analogst euerspannungen hervorgerufen wird. Die Erfindung ermöglicht es, die Größe, Form und Stellung von zweidimensionalen Darstellungemustern kontinuierlich auf analoge Weise anstatt nur in diskreten Sohritten, wie es

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vorher erreicht wurde, zu ändern«, Ein einzelnes Darstellungsmodul wird anstelle einer Vielzahl von eine entsprechende Vielzahl von elektrischen Verbindungen benötigenden Modulen mit festem Bereich verwendet. Die Erfindung erzielt nicht nur von bekannten Flüssigkristall-Darstellungsvorrichtungen nicht erreichte brauchbare Ergebnisse, sondern liefert eine Vorrichtung, die einfacher und weniger aufwendig in der Herstellung, dem Einbau und dem Betrieb ist.

Patentansprücheι

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Claims (1)

1. Patentansprüche s

   \.) Darstellunssvorrichtung mit zwei voneinander getrennten Elektroden, zwischen denen ein für ein elektrisches Feld empfindliches Material mit einem von beiden Elektroden überlappten Bereich und mit sich in Abhängigkeit von der Oröße eines zwischen den Elektroden länge des Materials angelegten elektrischen Feldes ändern den optischen Eigenschaften angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden (14) eine derartige Wideritandsoharakeristlk aufweist« daß ein Potentialgradient längs dieser einen Elektrode (14) angelegt werden kann,, wodurch ein über den Bereich des Materials (12) verändern ehes Feld erreicht wird, so daß das sichtbare Aussehen dieses Bereichs eine unter der Steuerung der an die Elektroden angelegten Spannungen (V 15 und V 14) veränderliche Darstellung ergibt.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beide Elektroden (13, 14) durchsichtig sind und auf durchgichtigen Tragelementen (10 bzw. 11) befestigt sind.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente ebene Olassoheiben (10, 11) sind, auf denen die zwei Elektroden 14) niedergeschlagen sind.

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   4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Elektroden (13, 14) zueinander parallel sind.

   5* Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (12) zwischen den Elektroden (13, 14) durch einen es umgehenden Streifen (15) aus dielektrischem Material eingeschlossen ist.

   6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das elektrische Feld empfindliche Material (12) ein FlUsslgkrlstallmaterial ist.

   7* Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die andere Elektrode (15) einen niedrigen spezifischen Widerstand aufweist, und mit einem einzelnen Aneohluß (18) versehen 1st, so daß diese andere Elektrode (12) eine Oberfläche mit einheitlichem Potential für das auf das elektrische Feld empfindliche Material (12) darstellt. |

   8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche« dadurch gekennzeichnet , dad der Bereich rechteckig 1st und daß die eine Elektrode (l4) zwei langgestreckte parallele und voneinander entfernte Anschlüsse (l6, 17) mit niedrigem elektrischem spezifischem Widerstand aufweist, zwischen denen der Potentialgradient beim Gebrauch angelegt wird,

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   9* Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einer ersten« längs dieser einen Elektrode (14) angeschalteten Spannungsquelle (21) zur Erzeugung des Potentialgradienten und mit einer zweiten, zwischen die beiden Elektroden (13, 14) geschalteten Spannungsquelle (20) kombiniert 1st.

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet , daß die eine Elektrode (62) im allgemeinen sektorförmig ist, so daß die Darstellung die Form eines sich radial erstreckenden Bereichs (67) annehmen kann, der einen über eine Skala drehbar beweglichen Zeiger nachbildet.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der spezifische Widerstand dieser einen sektorförraigen Elektrode (62) mit zunehmenden Radius abnimmt und daß diese eine Elektrode zwei sich radial erstreckende langgestreckte Anschlüsse (55* 56) in der Nähe ihrer Randkanten (6l, 68) aufweist, wobei der Potentialgradient (V 14) bei Benutzung längs der langgestreckten Anschlüsse (55, 56) angelegt wird und im wesentlichen radiale Äquipotentiallinien ergibt.

   12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die eine Elektrode (78) eine kreisförmige Form mit einem Mittelpunktsansohlufi (80) und einem konzentrischen äußeren ringförmigen Aneohluß (79) mit niedrigem elektrischem spezifischem Wideretand aufweist, wobei der Potentialgradient

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   bei Benutzung zwischen dem mittleren und den äußeren Anschlüssen (80, 79) angelegt wird, so daß die Darstellung die Form eines kreisrunden Ringes (90) mit veränderlichem Radius und veränderlicher radialer Erstreckung annehmen kann.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12 zusammen mit Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Randstreifen (82) aus dielektrischem Material ringförmig ist und konzentrisch zwischen dem äußeren ringförmigen Anschluß (79) angeordnet ist.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder IjJ, dadurch gekennzeichnet , daß eine elektrische Leitung (83) zum mittleren Anschluß (18) sich durch den Mittelpunkt dieser einen Elektrode (78) erstreckt.

   15* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7« dadurch gekennzeichnet , daß die eine Elektrode (78°) sektorförmig ist und den größeren d Sektor eines Kreises darstellt, daß die eine Elektrode (78) einen mittleren Anschluß (80) und einen äußeren einen Teil eines Kreises darstellenden Anschluß (79^s) mit niedrigem elektrischem spezifischem Widerstand aufweist, wobei der Potentialgradient bei Verwendung zwischen dem mittleren und den äußeren Anschlüssen (80 und 79^J) angelegt wird, so daß die Darstellung die Form eines Teils eines Kreisringes (90^s) mit veränderlichem Radius und veränderlicher radialer Erstreckung annehmen kann.

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   l6. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e kennzeichnet, daß eine elektrische Leitung (loo) zum mittleren Anschluß (80) durch die durch den kleineren Sektor des Kreises dargestellte Unterbrechung in dieser einen Elektrode (78^) hindurchgefUhrt wird.

   17· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Elektroden (102, 103) derartige Widerstandscharakteristiken aufweisen, daß ein entsprechender Potentialgradient ISngs Jeder Elektrode (102, 103} angelegt werden kann.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektroden (102, 103) derartige Anschlüsse (104, 105, 106, Io7) aufweisen, daß sich bei Benutzung die Potentialgraclienten Slangs der zwei Elektroden (102, 103) in zueinander senkrechten Richtungen erstrecken.

   19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Elektrode (102, 103) ein entsprechendes Paar dieser Anschlüsse (104, 105, 106, 107) aufweist, wobei die zwei Anschlüsse (104, 105; 106, 107) jedes Paares langgestreckt und parallel mit Abstand zueinander angeordnet sind und einen niedrigen elektrischen spezifischen Widerstand aufweisen.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 19* dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung mit einer ersten längs dem Anschlußpaar (104, 105) der einen

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   Elektrode (102) angeschalteten Spannungsquelle (111)« mit einer zweiten längs dem Anschlußpaar (106, 107) der anderen Elektrode (103) angeschalteten Spannungsquelle (112) und mit einer dritten zwischen die beiden Elektroden (102« I03) geschalteten Spannungsquelle (110) kombiniert ist.

   21. \ Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 ^

   bis 7« dadurch gekennzeichnet , daß die "

   eine Elektrode (123) ein erstes Paar (126« 128) von mit Abstand angeordneten« eine Achse mit hohem spezifischem Widerstand definierenden Anschlüssen und ein zweites Paar (127« 129) von. mit Abstand angeordneten, eine zweite Achse mit hohem spezifischem Widerstand definierenden Anschlüssen aufweist.

   22. Vorrichtung nach Anspruch 21« dadurch gekennzeichnet « daß die zwei Achsen zueinander senkrecht stehen und einander schneiden.

   23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch g e kennzeichnet« daß die eine Elektrode (123) rechteckig ist und daß die vier Anschlüsse (126« 127« 128« 129) jeweils in der Nähe der vier Ecken dieser einen Elektrode (123) angeordnet sind.

   24. * Vorrichtung nach Anspruch 23 zusammen mit Anspruch ¹J, dadurch gekennzei c h η e t « daß die andere Elektrode (122) rechteckig ist und daß ein einzelner Anschluß (125) in der Nähe einer Eoke auf ihr befestigt ist*

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   25· Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Elektroden (122, 123) gegeneinander aus einer Stellung, in der ihre jeweiligen Seiten parallel sind, um 45° verschoben sind, so daß der Bereich achteckig ist.

   26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Spannungsquelle (Ij)O) zwischen einen Anschluß (126) des ersten Paars und einem Anschluß (129·) des zweiten Paars angeschaltet ist, wobei das erste Anschlußpaar (126, 128) und auch das zweite Anschlußpaar (127, 129) kurzgeschlossen ist und wobei eine zweite Spannungsquelle (131) zwischen dem einzelnen Anschluß (125) und die kurzgeschlossenen Anschlüsse des zweiten Paars (127, 129) angeschaltet ist.

   27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6» dadurch gekennzeichnet , daß weitere zwei mit Abstand angeordnete Elektroden (224, 226) mit zwischen ihnen angeordneten weiterem auf ein elektrisches Feld empfindlichem Material dem Bereich überlagert sind, so daß die resultierende Darstellung eine Summierung der zwei einzelnen, von den zwei Volumen (260, 26l) mit auf ein elektrisches Feld empfindlichem Material erzeugten Darstellungen ergibt.

   28. Vorrichtung naoh Anspruch 27« dadurch gekennzeichnet, daß zwei der vier Elektroden (223, 224) auf den jeweiligen Seiten eines gemeinsamen mittleren durchs!ohtigen Tragelements (222) angeordnet sind,

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   29· Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet , daß sechs Spannungsquellen (270, 271, 272, 273, 274, 275) vorgesehen sind, die jeweils längs der vier Elektroden (221, 223, 224, 226) angeschaltet sind, um Potentialgradienten längs von diesen unä zwischen den beiden und den weiteren beiden Elektroden zu erzeugen.

   30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

   Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung mit Beleuchtungsmitteln (305) zur Beleuchtung des auf das elektrische Feld empfindlichen Materials (301) kombiniert ist.

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